WO2013157264A1 - 慣性力センサ - Google Patents

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WO2013157264A1
WO2013157264A1 PCT/JP2013/002611 JP2013002611W WO2013157264A1 WO 2013157264 A1 WO2013157264 A1 WO 2013157264A1 JP 2013002611 W JP2013002611 W JP 2013002611W WO 2013157264 A1 WO2013157264 A1 WO 2013157264A1
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inertial force
force sensor
weight
failure diagnosis
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今中　崇
宏幸 相澤
武志 横田
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パナソニック株式会社
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    • G01P2015/0842—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass the mass being of clover leaf shape

Definitions

  • the present invention relates to an inertial force sensor that is used in a vehicle, a portable terminal or the like to detect an inertial force such as acceleration or angular velocity.
  • FIG. 19 is a top view of a conventional inertial force sensor 501.
  • the inertial force sensor 501 is an acceleration sensor that detects an acceleration.
  • the frame portion 1 has fixing portions 1 a to 1 d annularly connected so as to surround the hollow region 2.
  • Beams 3 to 6 each have one end connected to frame 1 and extend into hollow area 2.
  • the weight 7 is extended in the diagonal direction from the other end of the beam 3.
  • the weight portion 8 is extended in the diagonal direction from the other end of the beam portion 5.
  • the weight 9 is connected to the other end of the beam 4.
  • the weight 10 a is connected to the other end of the beam 6.
  • a strain resistance 11 is provided on the top surface of the beam 3.
  • the strain resistance 13 is provided on the upper surface of the beam 5.
  • a strain resistance 12 is provided on the upper surface of the beam portion 4.
  • a strain resistance 14 is provided on the upper surface of the beam portion 6.
  • the strain resistances 11 to 14 are electrically connected by wiring to form a bridge circuit.
  • the weights 7 to 10 are vertically displaced according to the applied acceleration, and the resistance values of the strain resistances 11 to 14 change according to the displacement. Acceleration is detected by the signal output from the bridge circuit by the change of these resistance values.
  • Patent Document 1 A conventional inertial force sensor similar to the inertial force sensor 501 is described in, for example, Patent Document 1.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of another conventional inertial force sensor 502.
  • the inertial force sensor 502 is also an acceleration sensor that detects an acceleration.
  • Inertial force sensor 502 includes fixing portion 201 and counter substrate 208 provided on the upper surface of fixing portion 201.
  • the fixing portion 201 includes an outer frame portion 203, a weight portion 202, and a strain-increasing portion 204 having one end connected to the outer frame portion 203 and the other end connected to the weight portion 202.
  • the opposing substrate 208 is connected to the outer frame portion 203 so as to face the weight portion 202.
  • the inertial force sensor 502 includes a self-diagnosis electrode 207 formed on the upper surface of the weight portion 202 and an opposite electrode 206 provided on the lower surface of the opposite substrate 208.
  • the counter electrode 206 is opposed to the self-diagnosis electrode 207 with a predetermined gap.
  • the weight portion 202 can be displaced as if acceleration was applied. it can. Thereby, it can be checked whether or not the inertial force sensor 502 is functioning properly.
  • a conventional inertial force sensor similar to the inertial force sensor 502 is described, for example, in Patent Document 2.
  • JP 2007-85800 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-322925
  • the inertial force sensor includes a fixed portion, a beam portion connected to the fixed portion, a weight portion connected to the other end of the beam portion and displaced while deforming the beam portion by inertia force, and a conductive portion provided on the weight portion
  • a first failure diagnostic wiring connecting the conductive portion and a second failure diagnostic wiring connecting the second failure diagnostic electrode and the conductive portion via the beam portion are provided.
  • This inertial force sensor has high reliability without continuing to output an erroneous output signal even if a crack occurs in the weight portion.
  • FIG. 1 is a top view of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a top view of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a top view of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a schematic view of a detection circuit of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4C is a schematic view of a detection circuit of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4D is a schematic view of a detection circuit of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an output voltage of the failure diagnosis circuit in the inertial force sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a top view of the inertial force sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of an inertial force sensor according to a second embodiment.
  • FIG. 9 is a top view of the inertial force sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the inertial force sensor shown in FIG. 10 taken along line 10-10.
  • 11A is a schematic view of an inertial force sensor according to Embodiment 3.
  • FIG. 11B is a schematic view of an inertial force sensor according to Embodiment 3.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of an inertial force sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a top view of an inertial force sensor of a comparative example.
  • FIG. 14 is a top view of the inertial force sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line 15-15 of the inertial force sensor shown in FIG. 16A is a top view of an inertial force sensor according to Embodiment 4.
  • FIG. 16B is a circuit diagram of an inertial force sensor according to Embodiment 4.
  • FIG. 16C is a circuit diagram of an inertial force sensor according to Embodiment 4.
  • FIG. 16D is a circuit diagram of an inertial force sensor according to Embodiment 4.
  • FIG. 17A is a top view showing an inertial force sensor operation in the fourth embodiment.
  • FIG. 17B is a circuit diagram showing an operation of an inertial force sensor according to Embodiment 4.
  • FIG. 17C is a circuit diagram showing an operation of the inertial force sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17D is a top view showing the operation of the inertial force sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17E is a top view showing an inertial force sensor operation in the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a top view of another inertial force sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a top view of a conventional inertial force sensor.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of another conventional inertial force sensor.
  • FIG. 1 is a top view of inertial force sensor 1001 according to the first embodiment.
  • An inertial force sensor 1001 is an acceleration sensor that detects an acceleration that is an applied inertial force.
  • Inertial force sensor 1001 is connected to frame 20, beams 23a to 26a and 23b to 26b connected to frame 20, and beams 23a to 26a and 23b to 26b, and beams 23a to 26a, 23b to And the weight portions 27 to 30 connected to the frame portion 20 via the portion 26b.
  • the frame portion 20 has fixing portions 21a to 21d connected in a rectangular ring shape so as to surround the hollow region 22.
  • the fixing portions 21a and 21b form opposite sides of the rectangular ring shape of the frame portion 20 and fix each other.
  • the portions 21 c and 21 d form other opposing sides of the rectangular ring shape of the frame portion 20.
  • Beams 23 a-26 a, 23 b-26 b extend from frame 20 to hollow region 22.
  • One end of each of the beam portions 23 a and 23 b is connected to the fixing portion 21 a of the frame portion 20.
  • One end of each of the beam portions 24 a and 24 b is connected to the fixing portion 21 b of the frame portion 20.
  • One end of each of the beam portions 25 a and 25 b is connected to the fixing portion 21 c of the frame portion 20.
  • One end of each of the beam portions 26 a and 26 b is connected to the fixing portion 21 d of the frame portion 20.
  • the weight portion 27 is connected to the other end of each of the beam portions 23a and 23b.
  • the weight portion 28 is connected to the other end of each of the beam portions 24a and 24b.
  • the weight portion 29 is connected to the other end of each of the beam portions 25a and 25b.
  • the weight portion 30 is connected to the other end of each of the beam portions 26a and 26b.
  • the weight portion 27 is displaced while deforming the beam portions 23a and 23b according to the acceleration which is the applied inertial force.
  • the weight portion 28 is displaced while deforming the beam portions 24 a and 24 b by the acceleration.
  • the weight portion 29 is displaced while deforming the beam portions 25a and 25b according to the acceleration.
  • the weight portion 30 is displaced while deforming the beam portions 26a and 26b according to the acceleration.
  • Strain resistances 31a and 31b are provided on the upper surfaces of the beam portions 23a and 23b, respectively.
  • strain resistances 33a and 33b are provided on the upper surfaces of the beam portions 25a and 25b, respectively.
  • Strain resistances 32a and 32b are provided on the top surfaces of the beam portions 24a and 24b, respectively.
  • Strain resistances 34a and 34b are provided on the top surfaces of the beam portions 26a and 26b, respectively.
  • Beams 23a, 23b extend in the direction of the X axis.
  • the weight portion 27 is located in the negative direction of the X axis from the fixed portion 21a
  • the weight portion 28 is located in the positive direction of the X axis from the fixed portion 21b.
  • Beams 25a, 25b extend in the direction of the Y axis perpendicular to the X axis.
  • the weight portion 29 is positioned in the negative direction of the Y axis from the fixed portion 21c, and the weight portion 30 is positioned in the positive direction of the Y axis from the fixed portion 21d.
  • the weight 27 and the weight 28 face each other, and the weight 29 and the weight 30 face each other.
  • the conductive portions 27a, 28a, 29a, 30a are provided in the weight portions 27, 28, 29, 30, respectively.
  • the weight portion 27 is supported by the beam portions 23a and 23b from only one direction (the negative direction of the X axis).
  • the weight portion 28 is supported by the beam portions 24 a and 24 b only in one direction (the positive direction of the X axis).
  • the weight portion 29 is supported by the beam portions 25a and 25b only in one direction (the negative direction of the Y axis).
  • the weight portion 30 is supported by the beam portions 26a and 26b only in one direction (the positive direction of the Y axis).
  • the displacement of the weight portions 27 to 30 can suppress the transition of the beam portions 23a to 26a and 23b to 26b to different buckling modes, thereby suppressing the variation in sensitivity of the inertial force sensor 1001, and It is possible to suppress the temporal change in sensitivity.
  • Each of the fixed portions 21a to 21d is provided with a power supply electrode 35 for applying a voltage, output electrodes 36, 37, and a GND electrode 38 grounded to the ground.
  • the power supply electrode 35, the output electrodes 36 and 37, and the GND electrode 38 grounded to the ground are electrically connected by the strain resistances 31a to 34a and 31b to 34b and the wiring 41 to form a bridge circuit.
  • Each of the fixed portions 21a to 21d is provided with a failure diagnosis electrode 39 for applying a voltage for failure diagnosis, and a pair of failure diagnosis electrodes 40a and 40b.
  • FIGS. 2 and 3 are enlarged top views of the inertial force sensor 1001, showing the periphery of the fixed portion 21a and the periphery of the fixed portion 21b, respectively.
  • the failure diagnostic wiring 48c extends from the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21a and branches into branch wires 148c and 248c.
  • the branch lines 148c and 248c are connected to the conductive portion 27a via the upper surface of the beam portion 23a and the upper surface of the beam portion 23b, respectively.
  • the failure diagnosis electrode 39 provided in the fixed portion 21a is connected to the conductive portion 27a via the failure diagnosis wiring 48c.
  • the failure diagnostic wiring 48a extends from the failure diagnostic electrode 40a provided in the fixed portion 21a and is connected to the conductive portion 27a via the upper surface of the beam portion 23a. As described above, the failure diagnosis electrode 40a provided in the fixed portion 21a is connected to the conductive portion 27a via the failure diagnosis wiring 48a.
  • the failure diagnostic wiring 48b extends from the failure diagnostic electrode 40b provided in the fixed portion 21a and is connected to the conductive portion 27a via the upper surface of the beam portion 23b. Thus, the failure diagnosis electrode 40b provided in the fixed part 21a is connected to the conductive part 27a via the failure diagnosis wiring 48b. At the periphery of the fixed portion 21b, as shown in FIG.
  • the fault diagnostic wiring 48c extends from the fault diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21b and branches into branch lines 148c and 248c.
  • the branch wires 148c and 248c are connected to the conductive portion 28a via the upper surface of the beam portion 24a and the upper surface of the beam portion 24b, respectively.
  • the failure diagnosis electrode 39 provided in the fixed portion 21b is connected to the conductive portion 28a via the failure diagnosis wiring 48c.
  • the failure diagnostic wiring 48a extends from the failure diagnostic electrode 40a provided in the fixed portion 21b and is connected to the conductive portion 28a via the upper surface of the beam portion 24a.
  • the failure diagnosis electrode 40a provided in the fixed part 21b is connected to the conductive part 28a via the failure diagnosis wiring 48a.
  • the failure diagnostic wiring 48b extends from the failure diagnostic electrode 40b provided in the fixed portion 21b and is connected to the conductive portion 28a via the upper surface of the beam portion 24b. As described above, the failure diagnosis electrode 40b provided in the fixed portion 21b is connected to the conductive portion 28a via the failure diagnosis wiring 48b.
  • the fault diagnostic wiring 48c extends from the fault diagnostic electrode 39 provided on the fixed part 21c and branches into branch lines 148c and 248c. .
  • the branch lines 148c and 248c are connected to the conductive portion 29a via the upper surface of the beam portion 25a and the upper surface of the beam portion 25b, respectively.
  • the failure diagnosis electrode 39 provided in the fixed part 21c is connected to the conductive part 29a via the failure diagnosis wiring 48c.
  • the failure diagnostic wiring 48a extends from the failure diagnostic electrode 40a provided in the fixed portion 21c and is connected to the conductive portion 29a via the upper surface of the beam portion 25a.
  • the failure diagnosis electrode 40a provided in the fixed portion 21c is connected to the conductive portion 29a via the failure diagnosis wiring 48a.
  • the failure diagnostic wiring 48b extends from the failure diagnostic electrode 40b provided in the fixed portion 21c and is connected to the conductive portion 29a via the upper surface of the beam portion 25b.
  • the failure diagnosis electrode 40b provided in the fixed portion 21c is connected to the conductive portion 29a via the failure diagnosis wiring 48b.
  • the fault diagnostic wiring 48c extends from the fault diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21d and branches into branch lines 148c and 248c.
  • the branch lines 148c and 248c are connected to the conductive portion 30a via the upper surface of the beam portion 26a and the upper surface of the beam portion 26b, respectively.
  • the failure diagnosis electrode 39 provided in the fixed portion 21 d is connected to the conductive portion 30 a via the failure diagnosis wiring 48 c.
  • the failure diagnostic wiring 48a extends from the failure diagnostic electrode 40a provided in the fixed portion 21d and is connected to the conductive portion 30a via the upper surface of the beam portion 26a.
  • the failure diagnosis electrode 40a provided in the fixed portion 21d is connected to the conductive portion 30a via the failure diagnosis wiring 48a.
  • the failure diagnostic wiring 48b extends from the failure diagnostic electrode 40b provided in the fixed portion 21d and is connected to the conductive portion 30a via the upper surface of the beam portion 26b. As described above, the failure diagnosis electrode 40b provided in the fixed portion 21d is connected to the conductive portion 30a via the failure diagnosis wiring 48b.
  • FIG. 4A is a top view of the inertial force sensor 1001.
  • the strain resistances 31a and 31b provided on the beam portions 23a and 23b respectively configure resistances R2 and R4.
  • the strain resistances 32a and 32b provided on the beam portions 24a and 24b respectively configure resistances R1 and R3.
  • the strain resistances 33a and 33b provided on the beam portions 25a and 25b respectively configure resistances R7 and R5.
  • the strain resistances 34a and 34b provided on the beam portions 26a and 26b respectively constitute resistances R8 and R6.
  • strain resistances 49a and 49b provided on the frame portion 20 constitute resistances R9 and R10, respectively.
  • FIG. 4B is a schematic view of a detection circuit that detects the acceleration in the direction of the X axis of the inertial force sensor 1001.
  • the resistors R1, R2, R3 and R4 are bridge-connected, a voltage is applied between a pair of opposing connection points Vdd and GND, and a voltage between the other pair of connection points Vx1 and Vx2 is detected By doing this, acceleration in the direction of the X axis can be detected.
  • FIG. 4C is a schematic view of a detection circuit that detects an acceleration in the direction of Y axis of inertial force sensor 1001.
  • the resistors R5, R6, R7, and R8 are bridge-connected, and a voltage is applied between a pair of opposing connection points Vdd and GND, and a voltage between the other pair of connection points Vy1 and Vy2 is detected By doing this, the acceleration in the direction of the Y axis can be detected.
  • FIG. 4D is a schematic view of a detection circuit that detects an acceleration in the direction of the Z-axis perpendicular to the X-axis and the Y-axis of the inertial force sensor 1001.
  • the resistors R5, R10, R8, and R9 are bridge-connected, and a voltage is applied between a pair of opposing connection points Vdd and GND, and a voltage between the other pair of connection points Vz1 and Vz2 is detected By doing this, the acceleration in the direction of the Z axis can be detected.
  • a crack may occur at the root of any of the weight portions 7 to 10.
  • the amount of displacement of the weight portions 7 to 10 in the vertical direction changes, and the resistance values of the strain resistances 11 to 14 change. Therefore, the signal output from the bridge circuit formed of the strain resistances 11 to 14 does not reflect the acceleration, and the acceleration can not be accurately detected.
  • the excessive amount of acceleration is repeatedly applied for a long time at the time of use, whereby the amount of displacement of the weight portions 27 to 30 is repeatedly increased.
  • the beam portions 23a to 26a and 23b to 26b may fatigue and a crack may occur.
  • Inertial force sensor 1001 according to the first embodiment can detect a failure that causes a crack in beams 23a to 26a and 23b to 26b.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the failure diagnosis circuit 1002 of the inertial force sensor 1001 for detecting the above failure.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnosis electrode 39 provided in the fixing unit 21 a, and further to the non-inverting input terminal 44 of the comparator 43. It is input.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 148c), the conductive portion 27a, the failure diagnosis wire 48a and the failure diagnosis electrode 40a.
  • the failure diagnosis electrode 40a is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of another failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed unit 21 a, and The signal is input to the inverting input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 248c), the conductive portion 27a, the failure diagnosis wire 48b and the failure diagnosis electrode 40b. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40b is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the further failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed unit 21 b. It is input to the non-inverted input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 148c), the conductive portion 28a, the failure diagnosis wire 48a and the failure diagnosis electrode 40a. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40a is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the further failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed unit 21 b. It is input to the non-inverted input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 248c), the conductive portion 28a, the failure diagnosis wire 48b and the failure diagnosis electrode 40b. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40b is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the further failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21 c. It is input to the non-inverted input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 148c), the conductive portion 29a, the failure diagnosis wire 48a and the failure diagnosis electrode 40a. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40a is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the further failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21 c. It is input to the non-inverted input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 248c), the conductive portion 29a, the failure diagnosis wire 48b and the failure diagnosis electrode 40b. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40b is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the further failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21 d. It is input to the non-inverted input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 148c), the conductive portion 30a, the failure diagnosis wire 48a and the failure diagnosis electrode 40a. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40a is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • the input voltage VF for failure diagnosis amplified by the amplifier 42 of the further failure diagnosis circuit 1002 is applied to the failure diagnostic electrode 39 provided in the fixed portion 21 d. It is input to the non-inverted input terminal 44.
  • the input voltage VF applied to the failure diagnosis electrode 39 is applied to the inverting input terminal 45 in the comparator 43 through the failure diagnosis wire 48c (branch wire 248c), the conductive portion 30a, the failure diagnosis wire 48b and the failure diagnosis electrode 40b. ing.
  • the failure diagnosis electrode 40b is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 and configured to be grounded via the grounding resistor R45.
  • FIG. 6 shows the output voltage Vout of the comparator 43 of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40a provided in the fixed portion 21a of the inertial force sensor 1001.
  • the vertical axis represents the output voltage Vout of the comparator 43
  • the horizontal axis represents time.
  • the crack does not occur in the beam portion 23a until the time point tp1, and the inertial force sensor 1001 normally detects the acceleration.
  • the voltage VF is applied to both of the failure diagnosis electrodes 39 and 40a, so that the comparator 43 outputs a voltage of zero V.
  • the voltage VF is 12.5V.
  • the generation of the crack in the beam portion 23a can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40a provided in the fixed portion 21a.
  • the generation of a crack in the beam portion 23b can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40b provided in the fixed portion 21a.
  • the generation of a crack in the beam portion 24a can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40a provided in the fixed portion 21b.
  • the generation of a crack in the beam portion 24b can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40b provided in the fixed portion 21b.
  • the generation of a crack in the beam 25a can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40a provided in the fixed part 21c.
  • the generation of a crack in the beam portion 24b can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40b provided in the fixed portion 21c.
  • the generation of a crack in the beam portion 26a can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40a provided in the fixed portion 21d.
  • the generation of a crack in the beam portion 26b can be detected by the output voltage Vout of the failure diagnosis circuit 1002 connected to the failure diagnosis electrodes 39 and 40b provided in the fixed portion 21d.
  • FIG. 7 is a top view of inertial force sensor 2001 according to the second embodiment.
  • An inertial force sensor 2001 is an acceleration sensor that detects an acceleration that is an applied inertial force.
  • FIG. 7 the same parts as those of inertial force sensor 1001 in the first embodiment shown in FIG.
  • Inertial force sensor 2001 is provided only on fixed part 21a instead of four failure diagnosis electrodes 39, four failure diagnosis electrodes 40a and four failure diagnosis electrodes 40b of inertial force sensor 1001 in the first embodiment shown in FIG.
  • the failure diagnosis electrodes 51 and 52 are provided, and no failure diagnosis electrode is provided in the fixed portions 21b to 21c.
  • the inertial force sensor 2001 includes conductive portions 54a and 54b provided on the upper surface of the weight portion 27 instead of the conductive portion 27a, and a conductive portion 55a provided on the upper surface of the weight portion 28 instead of the conductive portion 28a.
  • the inertial force sensor 2001 is provided with a plurality of fault diagnostic lines 53 instead of the fault diagnostic lines 48a to 48c.
  • the plurality of fault diagnostic wirings 53 electrically connect the fault diagnostic electrode 51 from the fault diagnostic electrode 51 via the beam portions 23a to 26a and 23b to 26b to the fault diagnostic electrode 52 via the conductive portions 54a to 57a and 54b to 57b in series.
  • the inertial force sensor 2001 can detect acceleration in the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of the failure diagnosis circuit 2002 of the inertial force sensor 2001.
  • the same parts as those of the failure diagnosis circuit 1002 shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
  • the fault diagnostic electrode 52 is connected to the inverting input terminal 45 of the comparator 43.
  • the input voltage VF is applied to the fault diagnostic electrode 51 and is applied to the inverting input terminal 45 of the comparator 43 through the fault diagnostic wiring 53, the conductive portions 54a to 57a, 54b to 57b and the fault diagnostic electrode 52.
  • the failure diagnosis wiring 53 is disconnected and becomes open, and the voltage VF is input to the noninverting input terminal 44 of the comparator 43.
  • the inverting input terminal is grounded via the grounding resistor R45 and a voltage of zero V is applied, and the comparator 43 outputs a voltage VF.
  • the voltage VF is 12.5V.
  • FIG. 9 is a top view of inertial force sensor 211 according to the third embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view of inertial force sensor 211 at line 10-10 shown in FIG.
  • the inertial force sensor 211 is an acceleration sensor that detects an acceleration that is an applied inertial force.
  • the inertial force sensor 211 includes a fixed portion 212, a weight portion 213, beam portions 214a and 214b each having one end connected to the fixed portion 212, and an opposing portion connected to the fixed portion 212 so as to face the weight portion 213.
  • the other end of each of the beam portions 214 a and 214 b is connected to the weight portion 213.
  • the lower surface of the counter substrate 215 faces the upper surface of the weight portion 213.
  • the counter electrode 217 faces the weight portion displacement electrode 216.
  • a detection unit 214c is provided on the beam 214a, and a detection unit 214d is formed on the beam 214b.
  • the fault diagnostic wiring 219 is connected to the fault diagnostic electrode 218, and is connected to the weight portion displacement electrode 216 via the beam portions 214a and 214b.
  • FIG. 11A is a schematic view of the inertial force sensor 211 when the beam 214 a is broken without breaking the beam 214 b.
  • FIG. 11B is a schematic view of the inertial force sensor 211 when the beam 214b is broken without breaking the beam 214a.
  • the failure diagnosis wiring 219 is broken at the beam portion 214a.
  • the failure diagnosis wiring 219 is broken at the beam portion 214b.
  • the failure diagnosis wiring 219 is disconnected, and the failure diagnosis electrode 218 and the weight portion displacement electrode 216 are not electrically connected.
  • the inertial force sensor 211 is in a failure state.
  • the fixing portion 212, the weight portion 213, the beam portions 214a and 214b, and the counter substrate 215 can be formed of silicon, fused quartz, alumina, or the like.
  • a small inertial force sensor 211 can be obtained using a microfabrication technology.
  • the fixing portion 212 can be bonded to the counter substrate 215 by bonding with an adhesive, metal bonding, normal temperature bonding, anodic bonding, or the like.
  • an adhesive such as epoxy resin or silicone resin is used.
  • silicone resin By using a silicone resin as the adhesive, it is possible to reduce the stress generated by the curing of the adhesive itself.
  • a strain resistance method, an electrostatic capacitance method, or the like can be used as the detection units 214c and 214d.
  • the sensitivity of the inertial force sensor 211 can be improved by using a piezoresistor as a strain resistance method for the detection units 214c and 214d.
  • the temperature characteristics of the inertial force sensor 211 can be improved by using a thin film resistance method using an oxide film strain resistor as a strain resistance method for the detection units 214c and 214d.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the inertial force sensor 211 when the strain resistance method is used as the detection units 214c and 214d.
  • the strain resistance R201 corresponds to the detection unit 214c.
  • the strain resistance R204 corresponds to the detection unit 214d.
  • the strain resistances R 202 and R 203 are reference resistances provided in the fixing portion 212. As shown in FIG. 12, the strain resistances R201, R202, R203 and R204 are connected in a bridge form to form a bridge circuit, and a voltage is applied between a pair of opposing connection points Vdd and GND of the bridge circuit. By detecting the voltage Vs between the pair of connection points V201 and V202, the acceleration applied to the inertial force sensor 211 can be detected.
  • the self-diagnosis function of the inertial force sensor 211 will be described below with reference to FIGS. 10 and 12.
  • a voltage Vd is applied between the weight portion displacement electrode 216 and the counter electrode 217.
  • the voltage Vd is about 12V.
  • an electrostatic force is generated between the weight portion displacement electrode 216 and the counter electrode 217, and the weight portion 213 is displaced so as to be attracted to the counter substrate 215. Due to this displacement of the weight portion 213, the resistance value of the strain resistance R201 corresponding to the detection portion 214c and the resistance value of the strain resistance R204 corresponding to the detection portion 214d decrease. Therefore, the output voltage Vs of the bridge circuit is increased, and it can be confirmed that the inertial force sensor 211 is operating normally.
  • FIG. 13 is a top view of the fixed portion 212 of the inertial force sensor 511 of the comparative example.
  • the inertial force sensor 511 of the comparative example includes a failure diagnosis wiring 210 instead of the failure diagnosis wiring 219 shown in FIG.
  • One end of the fault diagnostic wiring 210 is connected to the fault diagnostic electrode 218.
  • the other end of the fault diagnostic wiring 210 is branched into two branch lines.
  • One branch line is connected to the weight portion displacement electrode 216 via the beam portion 214a, and the other branch line is connected to the weight portion displacement electrode 216 via the beam portion 214b.
  • the other beam portion 214b is connected, and thus provided on the beam portion 214b.
  • the fault diagnosis wiring 210 is not broken. For this reason, in the inertial force sensor 511, although the beam portion 214a is broken, the failure can not be detected by the self-diagnosis function.
  • inertial force sensor 211 As shown in FIGS. 11A and 11B, when one of beams 214a and 214b is broken, a voltage is applied between weight displacement electrode 216 and counter electrode 217. Vd is not applied. Therefore, the weight portion 213 is not displaced, the resistance values of the strain resistances R201 and R204 do not change, and it can be determined that the inertial force sensor 211 is in a failure state.
  • FIG. 14 is a top view of inertial force sensor 221 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of inertial force sensor 221 taken along line 15-15 shown in FIG.
  • the inertial force sensor 221 includes a fixed portion 222 having a frame shape, beam portions 234a to 237a and 234b to 237b each having one end connected to the fixed portion 222, weight portions 223a to 223d, and weight portions 223a to 223d.
  • An opposing substrate 225 connected to the fixing portion 222 to face the upper surface, weight portion displacement electrodes 226a to 226d provided on the upper surface of the weight portions 223a to 223d, and an opposing electrode provided on the lower surface of the opposing substrate 225 227a to 227d, fault diagnosis electrodes 228a to 228d provided in the fixed portion 222, and fault diagnosis wirings 229a to 229d for electrically connecting the fault diagnosis electrodes 228a to 228d and the weight part displacement electrodes 226a to 226d, respectively.
  • the lower surfaces of the counter electrodes 227a to 227d respectively oppose the upper surfaces of the weight portion displacement electrodes 226a to 226d.
  • Detection portions 234c to 237c and 234d to 237d are provided on the upper surfaces of the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b, respectively.
  • the failure diagnosis wirings 229a to 229d are connected to the failure diagnosis electrodes 228a to 228d, respectively.
  • the failure diagnosis wiring 229a is connected from the failure diagnosis electrode 228a to the weight portion displacement electrode 226a via the beam portions 234a and 234b.
  • the failure diagnosis wiring 229b is connected to the weight portion displacement electrode 226b from the failure diagnosis electrode 228b via the beam portions 235a and 235b.
  • the failure diagnosis wiring 229c is connected from the failure diagnosis electrode 228c to the weight portion displacement electrode 226c via the beam portions 236a and 236b.
  • the failure diagnosis wiring 229d is connected to the weight portion displacement electrode 226d from the failure diagnosis electrode 228d via the beam portions 237a and 237b.
  • a voltage Vd is applied between the weight portion displacement electrodes 226a to 226d and the counter electrodes 227a to 227d to apply an electrostatic force to the weight portions 223a to 223d, whereby the weight portion 223a appears as if acceleration was applied. It is possible to realize a self-diagnosis function of displacing ⁇ 223 d and confirming whether or not the inertial force sensor 221 is functioning properly.
  • the fixing portion 222 has a rectangular shape as viewed from the top, and has a frame shape in which a hollow region 222a is formed at the central portion.
  • the hollow area 222a may be square or circular.
  • the outer edge of the hollow area 222a has an octagonal shape consisting of four long sides 222b and four short sides 222c alternately arranged.
  • the four long sides 222 b are preferably provided to face the four corners 222 d of the fixed portion 222.
  • the bonding region 222 e for bonding the counter substrate 225 to the fixing portion 222 can be provided in the region between the four long sides 222 b and the corner portion 222 d.
  • the bonding region 222 e for bonding the counter substrate 225 to the fixing portion 222 can be provided.
  • the area of the counter substrate 225 can be smaller than the area of the fixing portion 222.
  • the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b are connected to the four short sides 222c of the hollow region 222a. According to this configuration, the wiring distance between the failure diagnosis electrodes 228a to 228d provided at the end of the fixed portion 222 and the detection portions 234c to 237c and 234d to 237d can be shortened, and unnecessary noise can be prevented from being mixed. .
  • bonding using an adhesive metal bonding, normal temperature bonding, anodic bonding, or the like can be used.
  • an adhesive such as an epoxy resin or a silicone resin is used as the adhesive.
  • the adhesive is heated and cured in the manufacturing process, a stress is generated due to the curing of the adhesive itself and the difference between the linear expansion coefficients of the fixing portion 222 and the counter substrate 225. Are accumulated as residual stress in the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b.
  • the weight portions 223a to 223d are supported only in one direction by the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b, different buckling of the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b occurs.
  • the transition to the mode of can be suppressed.
  • the stress by hardening of adhesive material itself can be made small by using silicone resin as an adhesive material.
  • the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b are connected to the fixing portion 222 at one end thereof and extend in the hollow region 222a.
  • the thickness of the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b is preferably smaller than the thickness of the fixed portion 222 and smaller than the thickness of the weight portions 223a to 223d. Accordingly, the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b can be easily bent, and the detection sensitivity of the acceleration of the inertial force sensor 221 can be improved.
  • the weight portion 223a is connected to the other end of the beam portions 234a and 234b.
  • the weight portion 223b is connected to the other end of the beam portions 235a and 235b.
  • the weight 223c is connected to the other end of the beams 236a and 236b.
  • the weight portion 223d is connected to the other end of the beam portions 237a and 237b.
  • Each of the weight portions 223a to 223d has a convex portion. It is preferable that the convex portion of the weight portion 223a and the convex portion of the weight portion 223b face each other, and the convex portion of the weight portion 223c and the convex portion of the weight portion 223d face each other.
  • the convex portions of the weight portions 223a to 223d face each other at the center of the hollow region 222a.
  • This configuration allows the four weight portions 223a to 223d to be close to each other.
  • the mass of the four weight portions 223a to 223d can be increased to increase the sensitivity, and the inertial force sensor 221 can be miniaturized.
  • the fixing portion 222, the beam portions 234a to 237a and 234b to 237b, the weight portions 223a to 223d, and the counter substrate 225 can be formed of silicon, fused quartz, alumina, or the like.
  • a small inertial force sensor 221 can be obtained using a microfabrication technology.
  • a strain resistance method As the detection units 234c to 237c and 234d to 237d, a strain resistance method, a capacitance method, or the like can be used.
  • the sensitivity of the inertial force sensor 221 can be improved by using a piezoresistor as the strain resistance method.
  • a thin film resistance method using an oxide film strain resistor as a strain resistance method, the temperature characteristics of the inertial force sensor 221 can be improved.
  • FIG. 16A is a top view for explaining the method of detecting the acceleration of the inertial force sensor 221.
  • Strain resistances R203 and R201 are respectively disposed as detection units 234c and 234d provided on the upper surfaces of the beam portions 234a and 234b.
  • Strain resistances R204 and R202 are respectively disposed as detection units 235c and 235d provided on the upper surfaces of the beam portions 235a and 235b.
  • Strain-sensitive resistors R205 and R207 are respectively disposed as detection units 236c and 236d provided on the upper surfaces of the beam portions 236a and 236b.
  • Strain resistances R206 and R208 are respectively disposed as detection units 237c and 237d provided on the upper surfaces of the beam portions 237a and 237b.
  • strain resistances R209 and R210 are disposed on the fixing portion 222.
  • FIG. 16B is a circuit diagram of an X-axis detection circuit of an inertial force sensor 221 that detects an acceleration in the X-axis direction.
  • the strain resistances R201, R202, R203, and R204 are bridge-connected, and a voltage is applied between a pair of opposing connection points Vdd and GND, and the potential difference Vsx between the other pair of connection points VxP and VxM (from the voltage of the connection point VxP By detecting the difference between the voltages at the connection points VxM), the acceleration in the X-axis direction can be detected.
  • FIG. 16C is a circuit diagram of a Y-axis detection circuit of an inertial force sensor 221 that detects an acceleration in the Y-axis direction.
  • the strain resistances R205, R206, R207, and R208 are bridge-connected to apply a voltage between a pair of opposing connection points Vdd and GND, and a potential difference Vsy between the other pair of connection points VyP and VyM (voltage of the connection point VyP
  • the acceleration in the Y-axis direction can be detected by detecting the difference between the voltage at the connection point VyM and the voltage at the connection point VyM.
  • FIG. 16D is a circuit diagram of a Z-axis detection circuit of an inertial force sensor 221 that detects an acceleration in the Z-axis direction.
  • the strain resistances R205, R210, R206, and R209 are bridge-connected, and a voltage is applied between a pair of opposing connection points Vdd and GND, and the potential difference Vsz between the other pair of connection points VzP and VzM (from the voltage of the connection point VzP By detecting the difference between the voltages at the connection points VzM), the acceleration in the Z-axis direction can be detected.
  • inertial force sensor 221 according to the fourth embodiment self-diagnosis is performed with three voltage application patterns 1 to 3.
  • FIG. 17A is a top view of inertial force sensor 221 showing voltage application pattern 1.
  • 17B and 17C are circuit diagrams of the inertial force sensor 221 that performs self-diagnosis in the voltage application pattern 1.
  • a predetermined voltage Vd is applied between weight portion displacement electrode 226a provided on the upper surface of weight portion 223a and counter electrode 227a, and a weight portion displacement electrode provided on the upper surface of weight portion 223c.
  • a predetermined voltage Vd is applied between 226c and the counter electrode 227c.
  • the beam portions 234a, 234b, 236a, and 236b are not broken and it can be determined that they are operating normally. .
  • FIG. 17D is a top view of inertial force sensor 221 showing voltage application pattern 2.
  • a predetermined voltage Vd is applied between weight portion displacement electrode 226b provided on the upper surface of weight portion 223b and counter electrode 227b, and weight portion displacement electrode 226d provided on the upper surface of weight portion 223d.
  • a predetermined voltage Vd is applied between the and the counter electrode 227d. At this time, no voltage is applied between the weight part displacement electrode 226a provided on the upper surface of the weight part 223a and the counter electrode 227a, and the weight part displacement electrode 226c and the counter electrode 227c provided on the top surface of the weight part 223c.
  • the voltage at the connection point VzM does not change, and the voltage at the connection point VzP drops, so the potential difference Vsz between the connection points VzP and VzM (from the voltage at the connection point VzP to the connection point VzM The difference between the voltage minus the) becomes negative.
  • the beam portions 235a, 235b, 237a, 237b are not broken and operate normally. It can be determined that
  • FIG. 17E is a top view of inertial force sensor 221 showing voltage application pattern 3.
  • voltage application pattern 3 predetermined voltage Vd is applied between weight part displacement electrodes 226a to 226d provided on the upper surfaces of weight parts 223a to 223d and counter electrodes 227a to 227d, respectively.
  • electrostatic force is generated, and the weight portions 223a to 223d are displaced so as to be attracted to the counter substrate 225.
  • the displacement of the weight portions 223a to 223d reduces the resistance value of the strain resistances R201 to R208. Therefore, in the Y-axis detection circuit shown in FIG.
  • the voltages at the connection points VyM and VyP do not change, and the potential difference Vsy between the connection points VyP and VyM (the difference between the voltage at the connection point VyP and the voltage at the connection point VyM) Is zero.
  • the voltage at connection point VzM rises and the voltage at VzP falls, so the potential difference Vsz between connection points VzP and VzM (the voltage at connection point VzM is subtracted from the voltage at connection point VzP Difference is negative.
  • the weight parts connected by the broken beam parts are not displaced.
  • the self-diagnosis function can be used to determine that a fault condition exists.
  • FIG. 18 is a top view of another inertial force sensor 221A in the fourth embodiment.
  • the four failure diagnostic wires 229a to 229d connected to the weight portion displacement electrodes 226a to 226d on the upper surface of the weight portions 223a to 223d are different failure diagnostic electrodes 228a to 228d respectively. Connected to 228b.
  • the failure diagnostic wiring 239a is connected from the failure diagnostic electrode 228a to the weight portion displacement electrode 226a on the upper surface of the weight portion 223a via the beam portions 234a and 234b.
  • the failure diagnosis wiring 239a further extends from the weight portion displacement electrode 226a to the weight portion displacement electrode 226c on the upper surface of the weight portion 223c via the beam portions 236a and 236b.
  • the failure diagnosis wiring 239b is connected from the failure diagnosis electrode 228b to the weight portion displacement electrode 226b on the upper surface of the weight portion 223b via the beam portions 235a and 235b.
  • the failure diagnosis wiring 239b further extends from the weight portion displacement electrode 226b to the weight portion displacement electrode 226d on the upper surface of the weight portion 223d via the beam portions 237a and 237b.
  • the inertial force sensor 221A can also perform self-diagnosis based on the voltage application patterns 1 to 3 shown in FIGS. 17A to 17E.
  • the number of failure diagnosis electrodes can be reduced to miniaturize the inertial force sensor 221A, and the number of bonding wires between the failure diagnosis electrode and the mounting substrate can be reduced when the inertial force sensor 221A is mounted. And the manufacturing process can be simplified.
  • the inertial force sensors 211, 221, and 221A in the embodiment are acceleration sensors that detect acceleration, but may be other types of sensors such as strain sensors.
  • the terms indicating directions such as “upper surface” and “lower surface” indicate relative directions depending only on the relative positional relationship of components of the inertial force sensor such as the weight portion, etc. It does not indicate the absolute direction of
  • the inertial force sensors 211, 221, and 221A in the third and fourth embodiments use the self-diagnosis function even when only one of the beam parts is broken due to an impact or the like and the other beam part is not broken. Since the failure can be diagnosed and has high reliability, it is useful as a sensor such as an inertial force sensor or an angular velocity sensor used for a vehicle, a navigation device, a portable terminal and the like.
  • the inertial force sensor in the present invention has high reliability, and is useful as an inertial force sensor used for vehicles, portable terminals, and the like.

Abstract

　慣性力センサは、固定部と、固定部に接続された梁部と、梁部の他端に接続されて慣性力によって梁部を変形させつつ変位する錘部と、錘部に設けられた導電部と、梁部に設けられて梁部の変形を検出する歪抵抗と、固定部に設けられた第１と第２の故障診断電極と、梁部を経由して第１の故障診断電極と導電部とを接続する第１の故障診断配線と、梁部を経由して第２の故障診断電極と導電部とを接続する第２の故障診断配線とを備える。この慣性力センサは、錘部にクラックが発生しても誤った出力信号を出力し続けるということがなく、高い信頼性を有する。

Description

慣性力センサ
　本発明は、車両や携帯端末等に用いられて加速度や角速度等の慣性力を検出する慣性力センサに関する。
　図１９は従来の慣性力センサ５０１の上面図である。慣性力センサ５０１は加速度を検出する加速度センサである。枠部１は中空領域２を囲むように環状に連結された固定部１ａ～１ｄを有する。梁部３～６はそれぞれの一端が枠部１に接続されて、中空領域２に延びる。錘部７は梁部３の他端から斜めの方向に延出されている。錘部８は梁部５の他端から斜めの方向に延出されている。錘部９は梁部４の他端に接続されている。錘部１０ａは梁部６の他端に接続されている。梁部３の上面には歪抵抗１１が設けられている。梁部５の上面には歪抵抗１３が設けられている。梁部４の上面には歪抵抗１２が設けられている。梁部６の上面には歪抵抗１４が設けられている。歪抵抗１１～１４は配線により電気的に接続されてブリッジ回路を構成している。
　従来の慣性力センサ５０１においては、印加された加速度に応じて錘部７～１０が上下方向に変位し、その変位に応じて歪抵抗１１～１４の抵抗値が変化する。これらの抵抗値の変化によりブリッジ回路から出力される信号により加速度が検出される。
　なお、慣性力センサ５０１に類似する従来の慣性力センサは、例えば特許文献１に記載されている。
　図２０は従来の他の慣性力センサ５０２の断面図である。慣性力センサ５０２も加速度を検出する加速度センサである。慣性力センサ５０２は、固定部２０１と、固定部２０１の上面に設けられた対向基板２０８とを備える。固定部２０１は、外枠部２０３と、錘部２０２と、外枠部２０３に一端が接続され、錘部２０２に他端が接続された起歪部２０４とを有する。対向基板２０８は、錘部２０２と対向するように外枠部２０３に接続されている。慣性力センサ５０２は、錘部２０２の上面に形成された自己診断用電極２０７と、対向基板２０８の下面に設けられた対向電極２０６とを備える。対向電極２０６は自己診断用電極２０７と所定の空隙を空けて対向する。
　この構成において、自己診断用電極２０７と対向電極２０６との間に電圧Ｖｄを印加して錘部２０２に静電力Ｆｄを与えることにより、あたかも加速度がかかったかのように錘部２０２を変位させることができる。これにより、慣性力センサ５０２が正常に機能しているか否かを確認することができる。
　慣性力センサ５０２に類似する従来の慣性力センサは、例えば、特許文献２に記載されている。
特開２００７－８５８００号公報 特開平５－３２２９２５号公報
　慣性力センサは、固定部と、固定部に接続された梁部と、梁部の他端に接続されて慣性力によって梁部を変形させつつ変位する錘部と、錘部に設けられた導電部と、梁部に設けられて梁部の変形を検出する歪抵抗と、固定部に設けられた第１と第２の故障診断電極と、梁部を経由して第１の故障診断電極と導電部とを接続する第１の故障診断配線と、梁部を経由して第２の故障診断電極と導電部とを接続する第２の故障診断配線とを備える。
　この慣性力センサは、錘部にクラックが発生しても誤った出力信号を出力し続けるということがなく、高い信頼性を有する。
図１は実施の形態１における慣性力センサの上面図である。 図２は実施の形態１における慣性力センサの上面図である。 図３は実施の形態１における慣性力センサの上面図である。 図４Ａは実施の形態１における慣性力センサの上面図である。 図４Ｂは実施の形態１における慣性力センサの検出回路の模式図である。 図４Ｃは実施の形態１における慣性力センサの検出回路の模式図である。 図４Ｄは実施の形態１における慣性力センサの検出回路の模式図である。 図５は実施の形態１における慣性力センサの回路図である。 図６は実施の形態１の慣性力センサにおける故障診断回路の出力電圧を示す図である。 図７は実施の形態２における慣性力センサの上面図である。 図８は実施の形態２における慣性力センサの回路図である。 図９は実施の形態３における慣性力センサの上面図である。 図１０は図１０に示す慣性力センサの線１０－１０における断面図である。 図１１Ａは実施の形態３における慣性力センサの模式図である。 図１１Ｂは実施の形態３における慣性力センサの模式図である。 図１２は実施の形態３における慣性力センサの回路図である。 図１３は比較例の慣性力センサの上面図である。 図１４は実施の形態４における慣性力センサの上面図である。 図１５は図１４に示す慣性力センサの線１５－１５における断面図である。 図１６Ａは実施の形態４における慣性力センサの上面図である。 図１６Ｂは実施の形態４における慣性力センサの回路図である。 図１６Ｃは実施の形態４における慣性力センサの回路図である。 図１６Ｄは実施の形態４における慣性力センサの回路図である。 図１７Ａは実施の形態４における慣性力センサ動作を示す上面図である。 図１７Ｂは実施の形態４における慣性力センサ動作を示す回路図である。 図１７Ｃは実施の形態４における慣性力センサ動作を示す回路図である。 図１７Ｄは実施の形態４における慣性力センサ動作を示す上面図である。 図１７Ｅは実施の形態４における慣性力センサ動作を示す上面図である。 図１８は実施の形態４における他の慣性力センサの上面図である。 図１９は従来の慣性力センサの上面図である。 図２０は他の従来の慣性力センサの断面図である。
　（実施の形態１）
　図１は実施の形態１における慣性力センサ１００１の上面図である。慣性力センサ１００１は印加された慣性力である加速度を検出する加速度センサである。慣性力センサ１００１は、枠部２０と、枠部２０に接続された梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂと、梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂに接続されて梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂを介して枠部２０に接続された錘部２７～３０とを備える。枠部２０は、中空領域２２を取り囲むように矩形環形状に連結された固定部２１ａ～２１ｄを有する、固定部２１ａ、２１ｂは枠部２０の矩形環形状の互いに対向する対辺を成し、固定部２１ｃ、２１ｄは枠部２０の矩形環形状の互いに対向する他の対辺を成す。梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂは枠部２０から中空領域２２に延びる。梁部２３ａ、２３ｂのそれぞれの一端は枠部２０の固定部２１ａに接続されている。梁部２４ａ、２４ｂのそれぞれの一端は枠部２０の固定部２１ｂに接続されている。梁部２５ａ、２５ｂのそれぞれの一端は枠部２０の固定部２１ｃに接続されている。梁部２６ａ、２６ｂのそれぞれの一端は枠部２０の固定部２１ｄに接続されている。
　錘部２７は梁部２３ａ、２３ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部２８は梁部２４ａ、２４ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部２９は梁部２５ａ、２５ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部３０は梁部２６ａ、２６ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部２７は、印加された慣性力である加速度に応じて梁部２３ａ、２３ｂを変形させつつ変位する。錘部２８は、加速度によって梁部２４ａ、２４ｂを変形させつつ変位する。錘部２９は、加速度に応じて梁部２５ａ、２５ｂを変形させつつ変位する。錘部３０は、加速度に応じて梁部２６ａ、２６ｂを変形させつつ変位する。梁部２３ａ、２３ｂの上面には歪抵抗３１ａ、３１ｂがそれぞれ設けられている。また、梁部２５ａ、２５ｂの上面には歪抵抗３３ａ、３３ｂがそれぞれ設けられている。梁部２４ａ、２４ｂの上面には歪抵抗３２ａ、３２ｂがそれぞれ設けられている。梁部２６ａ、２６ｂの上面には歪抵抗３４ａ、３４ｂがそれぞれ設けられている。梁部２３ａ、２３ｂはＸ軸の方向に延びる。錘部２７は固定部２１ａからＸ軸の負方向に位置し、錘部２８は固定部２１ｂからＸ軸の正方向に位置する。梁部２５ａ、２５ｂはＸ軸に直角のＹ軸の方向に延びる。錘部２９は固定部２１ｃからＹ軸の負方向に位置し、錘部３０は固定部２１ｄからＹ軸の正方向に位置する。
　錘部２７と錘部２８とが対向し、錘部２９と錘部３０とが対向している。錘部２７、２８、２９、３０には導電部２７ａ、２８ａ、２９ａ、３０ａがそれぞれ設けられている。
　この構成では、錘部２７が梁部２３ａ、２３ｂにより一方向（Ｘ軸の負方向）からのみ支持されている。錘部２８が梁部２４ａ、２４ｂにより一方向（Ｘ軸の正方向）からのみ支持されている。錘部２９が梁部２５ａ、２５ｂにより一方向（Ｙ軸の負方向）からのみ支持されている。錘部３０が梁部２６ａ、２６ｂにより一方向（Ｙ軸の正方向）からのみ支持されている。したがって、錘部２７～３０の変位により、梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂが異なる座屈のモードへの遷移を抑制することができるので、慣性力センサ１００１の感度のばらつきを抑制し、また、感度の経時変化を抑制することができる。
　固定部２１ａ～２１ｄの各々には、電圧を印加する電源電極３５と、出力電極３６、３７と、グランドに接地するＧＮＤ電極３８が設けられている。電源電極３５と、出力電極３６、３７と、グランドに接地するＧＮＤ電極３８は歪抵抗３１ａ～３４ａ、３１ｂ～３４ｂと配線４１により電気的に接続されてブリッジ回路を構成する。
　固定部２１ａ～２１ｄの各々には故障診断用の電圧を印加する故障診断電極３９と、一対の故障診断電極４０ａ、４０ｂとが設けられている。
　図２と図３とは慣性力センサ１００１の拡大上面図であり、固定部２１ａの周辺部と固定部２１ｂの周辺部とをそれぞれ示す。固定部２１ａの周辺部において、図２に示すように、故障診断配線４８ｃは、固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９から延びて枝線１４８ｃ、２４８ｃに枝分かれしている。枝線１４８ｃ、２４８ｃは梁部２３ａの上面と梁部２３ｂの上面とをそれぞれ経由して導電部２７ａに接続されている。このように、固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９は故障診断配線４８ｃを介して導電部２７ａに接続されている。故障診断配線４８ａは、固定部２１ａに設けられた故障診断電極４０ａから延びて梁部２３ａの上面を経由して導電部２７ａに接続されている。このように、固定部２１ａに設けられた故障診断電極４０ａは故障診断配線４８ａを介して導電部２７ａに接続されている。故障診断配線４８ｂは、固定部２１ａに設けられた故障診断電極４０ｂから延びて梁部２３ｂの上面を経由して導電部２７ａに接続されている。このように、固定部２１ａに設けられた故障診断電極４０ｂは故障診断配線４８ｂを介して導電部２７ａに接続されている。固定部２１ｂの周辺部において、図３に示すように、故障診断配線４８ｃは、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極３９から延びて枝線１４８ｃ、２４８ｃに枝分かれしている。枝線１４８ｃ、２４８ｃは梁部２４ａの上面と梁部２４ｂの上面とをそれぞれ経由して導電部２８ａに接続されている。このように、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極３９は故障診断配線４８ｃを介して導電部２８ａに接続されている。故障診断配線４８ａは、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極４０ａから延びて梁部２４ａの上面を経由して導電部２８ａに接続されている。このように、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極４０ａは故障診断配線４８ａを介して導電部２８ａに接続されている。故障診断配線４８ｂは、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極４０ｂから延びて梁部２４ｂの上面を経由して導電部２８ａに接続されている。このように、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極４０ｂは故障診断配線４８ｂを介して導電部２８ａに接続されている。
　固定部２１ａ、２１ｂの周辺部と同様に、固定部２１ｃの周辺部において、故障診断配線４８ｃは、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極３９から延びて枝線１４８ｃ、２４８ｃに枝分かれしている。枝線１４８ｃ、２４８ｃは梁部２５ａの上面と梁部２５ｂの上面とをそれぞれ経由して導電部２９ａに接続されている。このように、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極３９は故障診断配線４８ｃを介して導電部２９ａに接続されている。故障診断配線４８ａは、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極４０ａから延びて梁部２５ａの上面を経由して導電部２９ａに接続されている。このように、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極４０ａは故障診断配線４８ａを介して導電部２９ａに接続されている。故障診断配線４８ｂは、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極４０ｂから延びて梁部２５ｂの上面を経由して導電部２９ａに接続されている。このように、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極４０ｂは故障診断配線４８ｂを介して導電部２９ａに接続されている。固定部２１ｄの周辺部において、故障診断配線４８ｃは、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極３９から延びて枝線１４８ｃ、２４８ｃに枝分かれしている。枝線１４８ｃ、２４８ｃは梁部２６ａの上面と梁部２６ｂの上面とをそれぞれ経由して導電部３０ａに接続されている。このように、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極３９は故障診断配線４８ｃを介して導電部３０ａに接続されている。故障診断配線４８ａは、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極４０ａから延びて梁部２６ａの上面を経由して導電部３０ａに接続されている。このように、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極４０ａは故障診断配線４８ａを介して導電部３０ａに接続されている。故障診断配線４８ｂは、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極４０ｂから延びて梁部２６ｂの上面を経由して導電部３０ａに接続されている。このように、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極４０ｂは故障診断配線４８ｂを介して導電部３０ａに接続されている。
　図４Ａは慣性力センサ１００１の上面図である。梁部２３ａ、２３ｂにそれぞれ設けられた歪抵抗３１ａ、３１ｂは抵抗Ｒ２、Ｒ４をそれぞれ構成する。梁部２４ａ、２４ｂにそれぞれ設けられた歪抵抗３２ａ、３２ｂは抵抗Ｒ１、Ｒ３をそれぞれ構成する。梁部２５ａ、２５ｂにそれぞれ設けられた歪抵抗３３ａ、３３ｂは抵抗Ｒ７、Ｒ５をそれぞれ構成する。梁部２６ａ、２６ｂにそれぞれ設けられた歪抵抗３４ａ、３４ｂは抵抗Ｒ８、Ｒ６をそれぞれ構成する。また、枠部２０上に設けられた歪抵抗４９ａ、４９ｂは抵抗Ｒ９、Ｒ１０をそれぞれ構成する。
　図４Ｂは慣性力センサ１００１のＸ軸の方向の加速度を検出する検出回路の模式図である。図４Ｂに示すように、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がブリッジ接続され、対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点Ｖｘ１、Ｖｘ２間の電圧を検出することにより、Ｘ軸の方向の加速度を検出することができる。
　図４Ｃは慣性力センサ１００１のＹ軸の方向の加速度を検出する検出回路の模式図である。図４Ｃに示すように、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８がブリッジ接続され、対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点Ｖｙ１、Ｖｙ２間の電圧を検出することにより、Ｙ軸の方向の加速度を検出することができる。
　図４Ｄは慣性力センサ１００１のＸ軸とＹ軸とに直角のＺ軸の方向の加速度を検出する検出回路の模式図である。図４Ｄに示すように、抵抗Ｒ５、Ｒ１０、Ｒ８、Ｒ９がブリッジ接続され、対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点Ｖｚ１、Ｖｚ２間の電圧を検出することにより、Ｚ軸の方向の加速度を検出することができる。
　図１９に示す従来の慣性力センサ５０１を長期にわたって使用することにより錘部７～１０のいずれかの根元にクラックが発生する場合がある。この場合には、錘部７～１０の上下方向の変位量が変化し、歪抵抗１１～１４の抵抗値が変動する。したがって、歪抵抗１１～１４で構成されるブリッジ回路から出力される信号は加速度を反映しなくなり、加速度を正確に検出することができない。
　実施の形態１における慣性力センサ１００１でもその使用時に過大な加速度が長期間繰り返し加わることにより錘部２７～３０の変位量が大きくなることが繰り返される。これにより、梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂが疲労してクラックが発生する場合がある。実施の形態１における慣性力センサ１００１では、梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂにクラックが発生する故障を検出することができる。
　図５は上記の故障を検出する慣性力センサ１００１の故障診断回路１００２の回路図である。固定部２１ａにおいて、故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線１４８ｃ）と導電部２７ａと故障診断配線４８ａと故障診断電極４０ａとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ａは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ａにおいて、別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線２４８ｃ）と導電部２７ａと故障診断配線４８ｂと故障診断電極４０ｂとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ｂは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ｂにおいて、さらに別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ｂに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線１４８ｃ）と導電部２８ａと故障診断配線４８ａと故障診断電極４０ａとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ａは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ｂにおいて、さらに別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ｂに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線２４８ｃ）と導電部２８ａと故障診断配線４８ｂと故障診断電極４０ｂとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ｂは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ｃにおいて、さらに別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ｃに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線１４８ｃ）と導電部２９ａと故障診断配線４８ａと故障診断電極４０ａとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ａは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ｃにおいて、さらに別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ｃに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線２４８ｃ）と導電部２９ａと故障診断配線４８ｂと故障診断電極４０ｂとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ｂは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ｄにおいて、さらに別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ｄに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線１４８ｃ）と導電部３０ａと故障診断配線４８ａと故障診断電極４０ａとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ａは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　同様に、固定部２１ｄにおいて、さらに別の故障診断回路１００２の増幅器４２により増幅された故障診断用の入力電圧ＶＦは固定部２１ｄに設けられた故障診断電極３９に印加され、さらに比較器４３の非反転入力端子４４に入力される。故障診断電極３９に印加された入力電圧ＶＦは故障診断配線４８ｃ（枝線２４８ｃ）と導電部３０ａと故障診断配線４８ｂと故障診断電極４０ｂとを介して比較器４３における反転入力端子４５に印加されている。故障診断電極４０ｂは比較器４３の反転入力端子４５に接続されてかつ接地抵抗Ｒ４５を介して接地されるように構成されている。
　図６は慣性力センサ１００１の固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９、４０ａに接続された故障診断回路１００２の比較器４３の出力電圧Ｖｏｕｔを示す。図６において、縦軸は比較器４３の出力電圧Ｖｏｕｔを示し、横軸に時間を示す。図６に示すように、時点ｔｐ１までは梁部２３ａにクラックが発生しておらず、慣性力センサ１００１は加速度を正常に検出している。この正常な使用状態においては、故障診断電極３９、４０ａの双方に電圧ＶＦが印加されるので比較器４３からは零Ｖの電圧が出力される。時点ｔｐ１において梁部２３ａにクラックが発生すると、故障診断配線４８ａと故障診断配線４８ｃ（枝線１４８ｃ）の少なくとも１つが断線してオープンになり、比較器４３の非反転入力端子４４に電圧ＶＦが入力されたままで、非反転入力端子は接地抵抗Ｒ４５を介して接地されて零Ｖの電圧が印加され、比較器４３からは電圧ＶＦの電圧が出力される。実施の形態１では電圧ＶＦは１２．５Ｖである。このように、固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９、４０ａに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２３ａのクラックの発生を検知することができる。同様に、固定部２１ａに設けられた故障診断電極３９、４０ｂに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２３ｂのクラックの発生を検知することができる。
　同様に、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極３９、４０ａに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２４ａのクラックの発生を検知することができる。同様に、固定部２１ｂに設けられた故障診断電極３９、４０ｂに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２４ｂのクラックの発生を検知することができる。
　同様に、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極３９、４０ａに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２５ａのクラックの発生を検知することができる。同様に、固定部２１ｃに設けられた故障診断電極３９、４０ｂに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２４ｂのクラックの発生を検知することができる。
　同様に、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極３９、４０ａに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２６ａのクラックの発生を検知することができる。同様に、固定部２１ｄに設けられた故障診断電極３９、４０ｂに接続された故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２６ｂのクラックの発生を検知することができる。
　（実施の形態２）
　図７は実施の形態２における慣性力センサ２００１の上面図である。慣性力センサ２００１は印加された慣性力である加速度を検出する加速度センサである。図７において、図１に示す実施の形態１における慣性力センサ１００１と同じ部分には同じ参照符号を付す。
　慣性力センサ２００１は図１に示す実施の形態１における慣性力センサ１００１の４つの故障診断電極３９と４つの故障診断電極４０ａと４つの故障診断電極４０ｂの代りに固定部２１ａのみに設けられた故障診断電極５１、５２を備え、固定部２１ｂ～２１ｃには故障診断電極は設けられていない。また、慣性力センサ２００１は、導電部２７ａの代りに錘部２７の上面に設けられた導電部５４ａ、５４ｂを備え、導電部２８ａの代りに錘部２８の上面に設けられた導電部５５ａ、５５ｂを備え、導電部２９ａの代りに錘部２９の上面に設けられた導電部５６ａ、５６ｂを備え、導電部３０ａの代りに錘部３０の上面に設けられた導電部５７ａ、５７ｂを備える。慣性力センサ２００１は故障診断配線４８ａ～４８ｃの代りに複数の故障診断配線５３を備える。複数の故障診断配線５３は、梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂを経由して故障診断電極５１から導電部５４ａ～５７ａ、５４ｂ～５７ｂを介して故障診断電極５２までを電気的に直列に接続する。
　慣性力センサ２００１は、実施の形態１における慣性力センサ１００１と同様にＸ軸とＹ軸とＺ軸の方向の加速度を検出することができる。
　図８は慣性力センサ２００１の故障診断回路２００２の回路図である。図８において、図５に示す故障診断回路１００２と同じ部分には同じ参照番号を付す。故障診断回路２００２では、比較器４３の反転入力端子４５に故障診断電極５２が接続されている。入力電圧ＶＦは故障診断電極５１に印加され、故障診断配線５３と導電部５４ａ～５７ａ、５４ｂ～５７ｂと故障診断電極５２とを介して比較器４３の反転入力端子４５に印加されている。故障診断回路２００２においても、図６に示す実施の形態１における故障診断回路１００２と同様に、時点ｔｐ１までは梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂのいずれにもクラックが発生しておらず、慣性力センサ２００１は加速度を正常に検出している。この正常な使用状態においては、故障診断電極５１、５２の双方に電圧ＶＦが印加されるので比較器４３からは零Ｖの電圧が出力される。梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂの少なくとも１つにクラックが発生すると、故障診断配線５３が断線してオープンになり、比較器４３の非反転入力端子４４に電圧ＶＦが入力されたままで、非反転入力端子は接地抵抗Ｒ４５を介して接地されて零Ｖの電圧が印加され、比較器４３からは電圧ＶＦの電圧が出力される。実施の形態１では電圧ＶＦは１２．５Ｖである。このように、故障診断回路１００２の出力電圧Ｖｏｕｔにより、梁部２３ａ～２６ａ、２３ｂ～２６ｂのクラックの発生を検知することができる。
　（実施の形態３）
　図９は、実施の形態３における慣性力センサ２１１の上面図である。図１０は図９に示す慣性力センサ２１１の線１０－１０における断面図である。慣性力センサ２１１は印加された慣性力である加速度を検出する加速度センサである。
　慣性力センサ２１１は、固定部２１２と、錘部２１３と、固定部２１２に接続された一端をそれぞれ有する梁部２１４ａ、２１４ｂと、錘部２１３と対向するように固定部２１２に接続された対向基板２１５と、錘部２１３の上面に形成された錘部変位電極２１６と、対向基板２１５の下面に設けられた対向電極２１７と、固定部２１２に設けられた故障診断電極２１８と、故障診断電極２１８と錘部変位電極２１６とを電気的に接続する故障診断配線２１９とを備える。梁部２１４ａ、２１４ｂのそれぞれの他端は錘部２１３に接続されている。対向基板２１５の下面は錘部２１３の上面に対向する。対向電極２１７は錘部変位電極２１６と対向する。梁部２１４ａの上に検出部２１４ｃが設けられ、梁部２１４ｂの上に検出部２１４ｄが形成されている。故障診断配線２１９は故障診断電極２１８に接続され、梁部２１４ａ、２１４ｂを経由して錘部変位電極２１６に接続されている。
　この構成において、錘部変位電極２１６と対向電極２１７との間に電圧Ｖｄを印加して錘部２１３に静電力を与えることにより、あたかも加速度がかかったかのように錘部２１３を変位させ、慣性力センサ２１１が正常に機能しているか否かを確認する自己診断機能を実現できる。
　図１１Ａは梁部２１４ｂが折れずに梁部２１４ａが折れた場合の慣性力センサ２１１の模式図である。図１１Ｂは梁部２１４ａが折れずに梁部２１４ｂが折れた場合の慣性力センサ２１１の模式図である。図１１Ａに示すように、梁部２１４ａが折れた場合には故障診断配線２１９は梁部２１４ａで断線する。また、図１１Ｂに示すように、梁部２１４ｂが折れた場合には故障診断配線２１９は梁部２１４ｂで断線する。このように、梁部２１４ａ、２１４ｂのいずれか一方が折れた場合に、故障診断配線２１９が断線し、故障診断電極２１８と錘部変位電極２１６は電気的に接続されなくなる。したがって、故障診断電極２１８に電圧Ｖｄを印加しても、錘部変位電極２１６と対向電極２１７との間に電圧Ｖｄが印加されず錘部２１３が変位しない。したがって、慣性力センサ２１１が故障状態にあると判定できる。
　以下、慣性力センサ２１１の構成について詳細に説明する。
　固定部２１２、錘部２１３、梁部２１４ａ、２１４ｂ、対向基板２１５はシリコン、溶融石英、アルミナ等で形成することができる。好ましくは、これらをシリコンを用いて形成することにより、微細加工技術を用いて小型の慣性力センサ２１１が得られる。
　固定部２１２は接着材による接着や金属接合、常温接合、陽極接合等により対向基板２１５と接着することができる。接着材としてはエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等の接着剤が用いられる。接着材としてシリコーン系樹脂を用いることにより、接着剤自身の硬化により発生する応力を小さくすることができる。
　検出部２１４ｃ、２１４ｄとして歪抵抗方式や静電容量方式などを用いることができる。検出部２１４ｃ、２１４ｄに歪抵抗方式としてピエゾ抵抗を用いることにより、慣性力センサ２１１の感度を向上させることができる。また、検出部２１４ｃ、２１４ｄに歪抵抗方式として酸化膜歪み抵抗体を用いた薄膜抵抗方式を用いることにより、慣性力センサ２１１の温度特性を向上させることができる。
　図１２は検出部２１４ｃ、２１４ｄとして歪抵抗方式を用いた場合の慣性力センサ２１１の回路図である。歪抵抗Ｒ２０１は検出部２１４ｃに対応する。歪抵抗Ｒ２０４は検出部２１４ｄに対応する。歪抵抗Ｒ２０２、Ｒ２０３は固定部２１２に設けられた基準となる抵抗である。図１２に示すように、歪抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３、Ｒ２０４はブリッジ型に接続されてブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路の対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点Ｖ２０１、Ｖ２０２間の電圧Ｖｓを検出することにより、慣性力センサ２１１に印加された加速度を検出することができる。
　以下、図１０および図１２を用いて慣性力センサ２１１の自己診断機能について説明する。自己診断を行う際には、図１０に示すように、錘部変位電極２１６と対向電極２１７との間に電圧Ｖｄを印加する。実施の形態３では電圧Ｖｄは約１２Ｖである。これにより錘部変位電極２１６と対向電極２１７との間に静電力が発生し、錘部２１３が対向基板２１５に引き寄せられるように変位する。錘部２１３のこの変位により、検出部２１４ｃに対応する歪抵抗Ｒ２０１および検出部２１４ｄに対応する歪抵抗Ｒ２０４の抵抗値が低下する。したがって、ブリッジ回路の出力電圧Ｖｓは大きくなり、慣性力センサ２１１が正常に動作していることが確認できる。
　図１３は比較例の慣性力センサ５１１の固定部２１２の上面図である。図１３において、図９に示す実施の形態３における慣性力センサ２１１と同じ部分には同じ参照番号を付す。比較例の慣性力センサ５１１は、図９に示す故障診断配線２１９の代りに故障診断配線２１０を備える。故障診断配線２１０の一端は故障診断電極２１８に接続されている。故障診断配線２１０の他端は２つの枝線に分岐されている。一方の枝線は梁部２１４ａを経由して錘部変位電極２１６に接続され、他方の枝線は梁部２１４ｂを経由して錘部変位電極２１６と接続されている。この構成において、例えば、慣性力センサ５１１が落下や衝突による衝撃等により一方の梁部２１４ａが折れて故障した場合であっても、他方の梁部２１４ｂは繋がっていので、梁部２１４ｂ上に設けられた故障診断配線２１０は断線しない。このため、慣性力センサ５１１では、梁部２１４ａが折れているにもかかわらず、自己診断機能によりその故障を検知出来ない。
　実施の形態３における慣性力センサ２１１では、図１１Ａと図１１Ｂに示すように梁部２１４ａ、２１４ｂのどちらか一方が折れた場合には、錘部変位電極２１６と対向電極２１７との間に電圧Ｖｄが印加されない。したがって錘部２１３は変位せず、歪抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０４の抵抗値が変化せず、慣性力センサ２１１が故障状態にあると判定できる。
　（実施の形態４）
　図１４は実施の形態４における慣性力センサ２２１の上面図である。図１５は図１４に示す慣性力センサ２２１の線１５－１５における断面図である。
　慣性力センサ２２１は、枠形状を有する固定部２２２と、固定部２２２に接続された一端をそれぞれ有する梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂと、錘部２２３ａ～２２３ｄと、錘部２２３ａ～２２３ｄの上面と対向するように固定部２２２に接続された対向基板２２５と、錘部２２３ａ～２２３ｄの上面にそれぞれ設けられた錘部変位電極２２６ａ～２２６ｄと、対向基板２２５の下面に設けられた対向電極２２７ａ～２２７ｄと、固定部２２２に設けられた故障診断電極２２８ａ～２２８ｄと、故障診断電極２２８ａ～２２８ｄと錘部変位電極２２６ａ～２２６ｄとをそれぞれ電気的に接続する故障診断配線２２９ａ～２２９ｄとを備える。対向電極２２７ａ～２２７ｄの下面は錘部変位電極２２６ａ～２２６ｄの上面とそれぞれ対向する。梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂの上面には検出部２３４ｃ～２３７ｃ、２３４ｄ～２３７ｄがそれぞれ設けられている。故障診断配線２２９ａ～２２９ｄは故障診断電極２２８ａ～２２８ｄにそれぞれ接続されている。故障診断配線２２９ａは故障診断電極２２８ａから梁部２３４ａ、２３４ｂを経由して錘部変位電極２２６ａに接続されている。故障診断配線２２９ｂは故障診断電極２２８ｂから梁部２３５ａ、２３５ｂを経由して錘部変位電極２２６ｂに接続されている。故障診断配線２２９ｃは故障診断電極２２８ｃから梁部２３６ａ、２３６ｂを経由して錘部変位電極２２６ｃに接続されている。故障診断配線２２９ｄは故障診断電極２２８ｄから梁部２３７ａ、２３７ｂを経由して錘部変位電極２２６ｄに接続されている。
　この構成において、錘部変位電極２２６ａ～２２６ｄと対向電極２２７ａ～２２７ｄとの間に電圧Ｖｄを印加して錘部２２３ａ～２２３ｄに静電力を与えることにより、あたかも加速度がかかったかのように錘部２２３ａ～２２３ｄを変位させ、慣性力センサ２２１が正常に機能しているか否かを確認する自己診断機能を実現できる。
　以下、慣性力センサ２２１の構成について詳細に説明する。
　固定部２２２は上面からみて四角形状であり、中心部に中空領域２２２ａが形成された枠形状を有する。中空領域２２２ａは四角形状や円形状でも良い。
　図１４に示すように、中空領域２２２ａの外縁は交互に配置された４つの長辺２２２ｂと４つの短辺２２２ｃからなる八角形状を有する。４つの長辺２２２ｂは固定部２２２の４つの角部２２２ｄにそれぞれ対向するように設けられることが好ましい。これにより、４つの長辺２２２ｂと角部２２２ｄとの間の領域に、対向基板２２５を固定部２２２に接着するための接着領域２２２ｅを設けることができる。この結果、対向基板２２５の面積を固定部２２２の面積よりも小さくすることができる。このように対向基板２２５の面積を小さくして、固定部２２２の端部を対向基板２２５から露出させることにより、固定部２２２の端部に設けた故障診断電極２２８とパッケージ又はＩＣとの接続を容易に行うことができる。
　中空領域２２２ａの４つの短辺２２２ｃに梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂを接続することが好ましい。この構成により、固定部２２２の端部に設けた故障診断電極２２８ａ～２２８ｄと検出部２３４ｃ～２３７ｃ、２３４ｄ～２３７ｄとの配線距離を短くすることができ、不要なノイズの混入を防ぐことができる。
　固定部２２２と対向基板２２５とを接着する方法として、接着材による接着や金属接合、常温接合、陽極接合等を用いることができる。このうち、接着材としてはエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等の接着剤が用いられる。ここで、製造工程において、この接着材を加熱して硬化させる際に、接着材自身の硬化や固定部２２２と対向基板２２５との線膨張係数の差に起因する応力が発生するため、この応力が梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂに残留応力として蓄積される。実施の形態４における慣性力センサ２２１では、錘部２２３ａ～２２３ｄが梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂにより一方向からのみ支持されているので、梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂの異なる座屈のモードへの遷移を抑制することができる。なお、接着材として、シリコーン系樹脂を用いることにより、接着材自身の硬化による応力を小さくすることができる。
　図１４に示すように、梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂは、それらの一端が固定部２２２に接続されて中空領域２２２ａに延伸している。梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂの厚みは、固定部２２２の厚みよりも薄く、かつ、錘部２２３ａ～２２３ｄの厚みよりも薄くすることが好ましい。これにより、梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂが撓み易くなり、慣性力センサ２２１の加速度の検出感度を向上させることができる。
　錘部２２３ａは梁部２３４ａ、２３４ｂの他端に接続されている。錘部２２３ｂは梁部２３５ａ、２３５ｂの他端に接続されている。錘部２２３ｃは梁部２３６ａ、２３６ｂの他端に接続されている。錘部２２３ｄは梁部２３７ａ、２３７ｂの他端に接続されている。錘部２２３ａ～２２３ｄはそれぞれ凸部を有する。錘部２２３ａの凸部と錘部２２３ｂの凸部とが対向し、錘部２２３ｃの凸部と錘部２２３ｄの凸部とが対向することが好ましい。すなわち、中空領域２２２ａの中心において、錘部２２３ａ～２２３ｄの凸部が互いに対向することが好ましい。この構成により、４つの錘部２２３ａ～２２３ｄを互いに近接させることができる。これにより、４つの錘部２２３ａ～２２３ｄの質量を大きくして感度を大きくするとともに、慣性力センサ２２１を小型化することができる。
　固定部２２２と梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂと錘部２２３ａ～２２３ｄと対向基板２２５は、シリコン、溶融石英、アルミナ等で形成することができる。好ましくは、これらをシリコンを用いて形成することにより、微細加工技術を用いて小型の慣性力センサ２２１が得られる。
　検出部２３４ｃ～２３７ｃ、２３４ｄ～２３７ｄとして、歪抵抗方式や静電容量方式などを用いることができる。歪抵抗方式としてピエゾ抵抗を用いることにより、慣性力センサ２２１の感度を向上させることができる。また、歪抵抗方式として酸化膜歪み抵抗体を用いた薄膜抵抗方式を用いることにより、慣性力センサ２２１の温度特性を向上させることができる。
　図１６Ａは慣性力センサ２２１の加速度の検出方法を説明するための上面図である。梁部２３４ａ、２３４ｂの上面にそれぞれ設けられた検出部２３４ｃ、２３４ｄとして歪抵抗Ｒ２０３、Ｒ２０１がそれぞれ配置されている。梁部２３５ａ、２３５ｂの上面にそれぞれ設けられた検出部２３５ｃ、２３５ｄとして歪抵抗Ｒ２０４、Ｒ２０２がそれぞれ配置されている。梁部２３６ａ、２３６ｂの上面にそれぞれ設けられた検出部２３６ｃ、２３６ｄとして歪抵抗Ｒ２０５、Ｒ２０７がそれぞれ配置されている。梁部２３７ａ、２３７ｂの上面にそれぞれ設けられた検出部２３７ｃ、２３７ｄとして歪抵抗Ｒ２０６、Ｒ２０８がそれぞれ配置されている。また、固定部２２２の上に歪抵抗Ｒ２０９、Ｒ２１０が配置されている。
　図１６ＢはＸ軸方向の加速度を検出する慣性力センサ２２１のＸ軸検出回路の回路図である。歪抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３、Ｒ２０４がブリッジ接続され、対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点ＶｘＰ、ＶｘＭ間の電位差Ｖｓｘ（接続点ＶｘＰの電圧から接続点ＶｘＭの電圧を引いた差）を検出することにより、Ｘ軸方向の加速度を検出することができる。
　図１６ＣはＹ軸方向の加速度を検出する慣性力センサ２２１のＹ軸検出回路の回路図である。歪抵抗Ｒ２０５、Ｒ２０６、Ｒ２０７、Ｒ２０８がブリッジ接続されて、対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点ＶｙＰ、ＶｙＭ間の電位差Ｖｓｙ（接続点ＶｙＰの電圧から接続点ＶｙＭの電圧を引いた差）を検出することにより、Ｙ軸方向の加速度を検出することができる。
　図１６ＤはＺ軸方向の加速度を検出する慣性力センサ２２１のＺ軸検出回路の回路図である。歪抵抗Ｒ２０５、Ｒ２１０、Ｒ２０６、Ｒ２０９がブリッジ接続され、対向する一対の接続点Ｖｄｄ、ＧＮＤ間に電圧を印加し、他の一対の接続点ＶｚＰ、ＶｚＭ間の電位差Ｖｓｚ（接続点ＶｚＰの電圧から接続点ＶｚＭの電圧を引いた差）を検出することにより、Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。
　次に、実施の形態４における慣性力センサ２２１の自己診断機能について説明する。実施の形態４における慣性力センサ２２１では、３つの電圧印加パターン１～３で自己診断を行う。
　図１７Ａは電圧印加パターン１を示す慣性力センサ２２１の上面図である。図１７Ｂと図１７Ｃは電圧印加パターン１で自己診断を行う慣性力センサ２２１の回路図である。電圧印加パターン１では、錘部２２３ａの上面に設けられた錘部変位電極２２６ａと対向電極２２７ａとの間に所定の電圧Ｖｄを印加し、かつ錘部２２３ｃの上面に設けられた錘部変位電極２２６ｃと対向電極２２７ｃとの間に所定の電圧Ｖｄを印加する。錘部２２３ｂの上面に設けられた錘部変位電極２２６ｂと対向電極２２７ｂとの間に電圧は印加せず、かつ錘部２２３ｄの上面に設けられた錘部変位電極２２６ｄと対向電極２２７ｄとの間に電圧を印加しない。これにより静電力が発生して錘部２２３ａ、２２３ｃが対向基板２２５に引き寄せられるように変位するが、錘部２２３ｂ、２２３ｄは変位しない。錘部２２３ａ、２２３ｄの変位により、歪抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０３、Ｒ２０５、Ｒ２０７の抵抗値が低下する。図１７Ｂに示すように、Ｙ軸検出回路において接続点ＶｙＭの電圧が上がり、接続点ＶｙＰの電圧が下がるので、接続点ＶｙＰ、ＶｙＭ間の電位差Ｖｓｙ（接続点ＶｙＰの電圧から接続点ＶｙＭの電圧をひいた差）は負となる。また、図１７Ｃに示すように、Ｚ軸検出回路において接続点ＶｚＭの電圧が上がり、接続点ＶｚＰの電圧は変化しない。したがって、接続点ＶｚＰ、ＶｚＭ間の電位差Ｖｓｚ（接続点ＶｚＰの電圧から接続点ＶｚＭの電圧をひいた差）は負となる。このように、Ｙ軸検出回路とＺ軸検出回路の出力する電位差Ｖｓｙ、Ｖｓｘともに負となれば、梁部２３４ａ、２３４ｂ、２３６ａ、２３６ｂは折れておらず、正常に動作していると判定できる。
　図１７Ｄは電圧印加パターン２を示す慣性力センサ２２１の上面図である。電圧印加パターン２では、錘部２２３ｂの上面に設けられた錘部変位電極２２６ｂと対向電極２２７ｂとの間に所定の電圧Ｖｄを印加し、錘部２２３ｄの上面に設けられた錘部変位電極２２６ｄと対向電極２２７ｄとの間に所定の電圧Ｖｄを印加する。このとき、錘部２２３ａの上面に設けられた錘部変位電極２２６ａと対向電極２２７ａとの間に電圧を印加せず、錘部２２３ｃの上面に設けられた錘部変位電極２２６ｃと対向電極２２７ｃとの間に電圧Ｖｄを印加しない。これにより静電力が発生して錘部２２３ｂ、２２３ｄが対向基板２２５に引き寄せられるように変位するが、錘部２２３ａ、２２３ｃは変位しない。錘部２２３ｂ、２２３ｄの変位により、歪抵抗Ｒ２０２、Ｒ２０４、Ｒ２０６、Ｒ２０８の抵抗値が低下する。したがって、図１６Ｃに示すＹ軸検出回路において、接続点ＶｙＭの電圧が下がり、接続点ＶｙＰの電圧が上がるので、接続点ＶｙＰ、ＶｙＭ間の電位差Ｖｓｙ（接続点ＶｙＰの電圧から接続点ＶｙＭの電圧を引いた差）は正となる。また、図１６Ｄに示すＺ軸検出回路において、接続点ＶｚＭの電圧は変化せず、接続点ＶｚＰの電圧は下がるので、接続点ＶｚＰ、ＶｚＭ間の電位差Ｖｓｚ（接続点ＶｚＰの電圧から接続点ＶｚＭの電圧を引いた差）は負となる。このように、Ｙ軸検出回路の出力する電位差Ｖｓｙが正となり、Ｚ軸検出回路の出力する電位差Ｖｓｚが負となれば、梁部２３５ａ、２３５ｂ、２３７ａ、２３７ｂは折れておらず、正常に動作していると判定できる。
　図１７Ｅは電圧印加パターン３を示す慣性力センサ２２１の上面図である。電圧印加パターン３では、錘部２２３ａ～２２３ｄの上面に設けられた錘部変位電極２２６ａ～２２６ｄと対向電極２２７ａ～２２７ｄとの間にそれぞれ所定の電圧Ｖｄを印加する。これにより静電力が発生し、錘部２２３ａ～２２３ｄが対向基板２２５に引き寄せられるように変位する。錘部２２３ａ～２２３ｄの変位により、歪抵抗Ｒ２０１～Ｒ２０８の抵抗値が低下する。したがって、図１６Ｃに示すＹ軸検出回路において、接続点ＶｙＭ、ＶｙＰの電圧は変化せず、接続点ＶｙＰ、ＶｙＭ間の電位差Ｖｓｙ（接続点ＶｙＰの電圧から接続点ＶｙＭの電圧を引いた差）は０となる。また、図１６Ｄに示すＺ軸検出回路において、接続点ＶｚＭの電圧は上がり、ＶｚＰの電圧は下がるので、接続点ＶｚＰ、ＶｚＭ間の電位差Ｖｓｚ（接続点ＶｚＰの電圧から接続点ＶｚＭの電圧を引いた差）は負となる。このように、Ｙ軸検出回路の出力する電位差Ｖｓｙが０となり、Ｚ軸検出回路の出力する電位差Ｖｓｚが負となれば、梁部２３４ａ～２３７ａ、２３４ｂ～２３７ｂは折れておらず、慣性力センサ２２１は正常に動作していると判定できる。
　ここで、錘部２２３ａ～２２３ｄに接続された梁部２３４ａ～２３４ａ、２３４ｂ～２３７ｂのいずれか一本の梁部が折れた場合には、折れた梁部により接続された錘部は変位しないので、上記自己診断機能を用いて故障状態にあると判定できる。
　図１８は、実施の形態４における他の慣性力センサ２２１Ａの上面図である。図１８において、図１４に示す慣性力センサ２２１と同じ部分には同じ参照番号を付す。なお、図１４に示す慣性力センサ２２１においては、錘部２２３ａ～２２３ｄの上面の錘部変位電極２２６ａ～２２６ｄにそれぞれ接続された４つの故障診断配線２２９ａ～２２９ｄはそれぞれ別の故障診断電極２２８ａ～２２８ｂに接続されている。図１８に示す慣性力センサ２２１Ａは、故障診断電極２２８ｃ、２２８ｄを備えておらず、故障診断配線２２９ａ～２２９ｄの代りに故障診断電極２２８ａ、２２８ｂにそれぞれ接続された故障診断配線２３９ａ、２３９ｂを備える。故障診断配線２３９ａは故障診断電極２２８ａから梁部２３４ａ、２３４ｂを経由して錘部２２３ａの上面の錘部変位電極２２６ａに接続されている。故障診断配線２３９ａは、さらに、錘部変位電極２２６ａから梁部２３６ａ、２３６ｂを経由して錘部２２３ｃの上面の錘部変位電極２２６ｃにまで延びる。故障診断配線２３９ｂは故障診断電極２２８ｂから梁部２３５ａ、２３５ｂを経由して錘部２２３ｂの上面の錘部変位電極２２６ｂに接続されている。故障診断配線２３９ｂは、さらに、錘部変位電極２２６ｂから梁部２３７ａ、２３７ｂを経由して錘部２２３ｄの上面の錘部変位電極２２６ｄにまで延びる。慣性力センサ２２１Ａでも、図１７Ａから図１７Ｅに示す電圧印加パターン１～３による自己診断を行うことができる。これにより、故障診断電極の数を減らして慣性力センサ２２１Ａを小型化することができるとともに、慣性力センサ２２１Ａを実装する際に、故障診断電極と実装基板との間のボンディングワイヤの数を減らすことができ、製造工程を簡易化することができる。
　なお、実施の形態における慣性力センサ２１１、２２１、２２１Ａは加速度を検出する加速度センサであるが、歪センサなど、他種類のセンサであってもよい。
　上記の実施の形態において、「上面」「下面」等の方向を示す用語は、錘部等の慣性力センサの構成部品の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
　上述のように、実施の形態３、４における慣性力センサ２１１、２２１、２２１Ａは、衝撃等により一方の梁部のみが折れ、他方の梁部が折れていない場合であっても自己診断機能により故障と診断でき、高い信頼性を有するので、車両やナビゲーション装置、携帯端末等に用いられる慣性力センサや角速度センサ等のセンサとして有用である。
　本発明における慣性力センサは高い信頼性を有し、車両や携帯端末等に用いられる慣性力センサとして有用である。
２１ａ　　固定部（第１の固定部）
２１ｂ　　固定部（第２の固定部）
２３ａ　　梁部（第１の梁部）
２４ａ　　梁部（第２の梁部）
２７　　錘部（第１の錘部）
２７ａ　　導電部（第１の導電部）
２８　　錘部（第２の錘部）
２８ａ　　導電部（第１の導電部）
３１ａ　　歪抵抗（第１の歪抵抗）
３２ａ　　歪抵抗（第２の歪抵抗）
３９　　故障診断電極（第１の故障診断電極、第３の故障診断電極）
４０ａ　　故障診断電極（第２の故障診断電極、第４の故障診断電極）
４３　　比較器（第１の比較器。第２の比較器）
４４　　非反転入力端子
４５　　反転入力端子
４８ａ　　故障診断配線（第２の故障診断配線、第４の故障診断配線）
４８ｃ　　故障診断配線（第１の故障診断配線、第３の故障診断配線）
２１１，２２１，２２１Ａ　　慣性力センサ
２１２，２２２　　固定部
２１３，２２３ａ　　錘部（第１の錘部）
２１４ａ，２３４ａ　　梁部（第１の梁部）
２１４ｂ，２３４ｂ　　梁部（第２の梁部）
２１６，２２６ａ　　錘部変位電極（第１の錘部変位電極）
２１７，２２７ａ　　対向電極（第１の対向電極）
２１８，２２８，２２８ａ～２２８ｄ　　故障診断電極
２１９，２２９ａ～２２９ｄ　　故障診断配線
２２３ｃ　　錘部（第２の錘部）
２２６ｃ　　錘部変位電極（第２の錘部変位電極）
２２７ｃ　　対向電極（第２の対向電極）
２３６ａ　　梁部（第３の梁部）
２３６ｂ　　梁部（第４の梁部）

Claims (10)

  1. 印加された慣性力を検出する慣性力センサであって、
    第１の固定部と、
    前記第１の固定部に接続された一端と、他端とを有する第１の梁部と、
    前記第１の梁部の前記他端に接続されて、前記慣性力によって前記第１の梁部を変形させつつ変位する第１の錘部と、
    前記第１の錘部に設けられた第１の導電部と、
    前記第１の梁部に設けられて前記第１の梁部の変形を検出する第１の歪抵抗と、
    前記第１の固定部に設けられた第１の故障診断電極と、
    前記第１の固定部に設けられた第２の故障診断電極と、
    前記第１の梁部を経由して前記第１の故障診断電極と前記第１の導電部とを接続する第１の故障診断配線と、
    前記第１の梁部を経由して前記第２の故障診断電極と前記第１の導電部とを接続する第２の故障診断配線と、
    を備えた慣性力センサ。
  2. 前記第１の故障診断電極は比較器の非反転入力端子に接続されてかつ電圧が印加されるように構成されており、
    前記第２の故障診断電極は前記比較器の反転入力端子に接続されるように構成されている、請求項１記載の慣性力センサ。
  3. 第２の固定部と、
    前記第２の固定部に接続された一端と、他端とを有する第２の梁部と、
    前記第２の梁部の前記他端に接続されて、前記慣性力によって前記第２の梁部を変形させつつ変位する第２の錘部と、
    前記第２の錘部に設けられた第２の導電部と、
    前記第２の梁部に設けられて前記第２の梁部の変形を検出する第２の歪抵抗と、
    前記第２の固定部に設けられた第３の故障診断電極と、
    前記第２の固定部に設けられた第４の故障診断電極と、
    前記第２の梁部を経由して前記第３の故障診断電極と前記第２の導電部とを接続する第３の故障診断配線と、
    前記第２の梁部を経由して前記第４の故障診断電極と前記第２の導電部とを接続する第４の故障診断配線と、
    をさらに備えた、請求項１に記載の慣性力センサ。
  4. 前記第１の故障診断電極は第１の比較器の非反転入力端子に接続されてかつ電圧が印加されるように構成されており、
    前記第２の故障診断電極は前記第１の比較器の反転入力端子に接続されるように構成されており、
    前記第３の故障診断電極は第２の比較器の非反転入力端子に接続されてかつ電圧が印加されるように構成されており、
    前記第４の故障診断電極は前記第２の比較器の反転入力端子に接続されるように構成されている、請求項３に記載の慣性力センサ。
  5. 印加された慣性力を検出する慣性力センサであって、
    第１の固定部と、
    前記第１の固定部に接続された一端と、他端とを有する第１の梁部と、
    前記第１の梁部の前記他端に接続されて、前記慣性力によって前記第１の梁部を変形させつつ変位する第１の錘部と、
    前記第１の錘部に設けられた第１の導電部と、
    前記第１の梁部に設けられて前記第１の梁部の変形を検出する第１の歪抵抗と、
    第２の固定部と、
    前記第２の固定部に接続された一端と、他端とを有する第２の梁部と、
    前記第２の梁部の前記他端に接続されて、前記慣性力によって前記第２の梁部を変形させつつ変位する第２の錘部と、
    前記第２の錘部に設けられた第２の導電部と、
    前記第２の梁部に設けられて前記第２の梁部の変形を検出する歪抵抗と、
    前記第１の固定部に設けられた第１の故障診断電極と、
    前記第１の固定部と前記第２の固定部との一方に設けられた第２の故障診断電極と、
    前記第１の故障診断電極と前記第２の故障診断電極との間で、前記第１の梁部と前記第２の梁部とを経由して前記第１の導電部と前記第２の導電部とを直列に接続する複数の故障診断配線と、
    を備えた慣性力センサ。
  6. 前記第１の故障診断電極は比較器の非反転入力端子に接続されてかつ電圧が印加されるように構成されており、
    前記第２の故障診断電極は前記比較器の反転入力端子に接続されるように構成されている、請求項５に記載の慣性力センサ。
  7. 印加された慣性力を検出する慣性力センサであって、
    固定部と、
    前記固定部に接続された一端と、他端とを有する第１の梁部と、
    前記固定部に接続された一端と、他端とを有する第２の梁部と、
    前記第１の梁部の前記他端と前記第２の梁部の前記他端とに接続されて、前記慣性力によって前記第１の梁部と前記第２の梁部とを変形させつつ変位する第１の錘部と、
    前記第１の錘部に設けられた第１の錘部変位電極と、
    前記第１の錘部変位電極と所定の間隔を空けて対向する第１の対向電極と、
    前記固定部に設けられた故障診断電極と、
    前記故障診断電極から延びて前記第１の梁部と前記第２の梁部とを経由して前記第１の錘部変位電極に接続された第１の故障診断配線と、
    を備えた慣性力センサ。
  8. 前記第１の故障診断配線は前記第１の梁部の前記一端および前記他端と前記第２の梁部の前記一端および前記他端とを経由する、請求項７に記載の慣性力センサ。
  9. 前記固定部に接続された一端と、他端とを有する第３の梁部と、
    前記固定部に接続された一端と、他端とを有する第４の梁部と、
    前記第３の梁部の前記他端と前記第４の梁部の前記他端とに接続された第２の錘部と、
    前記第２の錘部の上面に形成された第２の錘部変位電極と、
    前記第２の錘部変位電極と所定の間隔を空けて対向する第２の対向電極と、
    前記第３の梁部と前記第４の梁部とを経由して前記故障診断電極と前記第２の錘部変位電極とを電気的に接続する第２の故障診断配線と、
    をさらに備えた、請求項７または８に記載の慣性力センサ。
  10. 前記第２の故障診断配線は前記第３の梁部の前記一端および前記他端と前記第４の梁部の前記一端および前記他端とを経由する、請求項９に記載の慣性力センサ。
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